目的：關(guān)節(jié)軟骨作為承重表面，其特征在于非均質(zhì)性和多帶狀組織,。頂層是關(guān)節(jié)軟骨的第一個(gè)受累區(qū),，這是由于骨關(guān)節(jié)炎等退行性疾病的結(jié)果。壓痕實(shí)驗(yàn)?zāi)軌虼_定軟骨表層的位點(diǎn)依賴性（粘性）彈性特性。我們已經(jīng)建立了一種可重復(fù)的微壓痕方法來測(cè)量大鼠膝關(guān)節(jié)軟骨的表層剛度,，并確定一個(gè)膝關(guān)節(jié)隔室內(nèi),，內(nèi)側(cè)和側(cè)隔室之間，一只動(dòng)物的左膝蓋和右膝蓋之間以及動(dòng)物之間的空間變化,。
方法：使用帶有球形壓頭的位移控制納米壓頭機(jī)（荷蘭Piuma）（Optics11）在大鼠脛骨樣品（Harlan,，Wistar，男性,，12周齡）上獲得基于壓痕的力 - 位移曲線,。將樣品附著在底物上，并用補(bǔ)充蛋白酶抑制劑的PBS溶液覆蓋（德國(guó)羅氏）,。應(yīng)用了不同的探頭尺寸（范圍50-150微米）和壓痕深度（范圍4-12微米）,，并在900×900μm的區(qū)域內(nèi)測(cè)試了多個(gè)壓痕的再現(xiàn)性（圖1）。軟骨的有效彈性模量是基于Oliver-Pharr理論計(jì)算的,，用于具有球形壓頭的壓痕。
結(jié)果：實(shí)驗(yàn)的再現(xiàn)性,，在同一位置的不同時(shí)間點(diǎn)應(yīng)用單個(gè)壓痕,，僅發(fā)現(xiàn)5%的變化。然而,，在900x900μm區(qū)域內(nèi)軟骨硬度的空間變化是巨大的,，高達(dá)20倍的變化（圖2）。因此,，需要至少一系列144個(gè)壓痕（12×12網(wǎng)格,，點(diǎn)與點(diǎn)之間的距離為82μm）才能在該區(qū)域上找到可重現(xiàn)的剛度圖，并為該區(qū)域提供可重現(xiàn)的平均值,。對(duì)于所有動(dòng)物,，膝蓋的側(cè)隔室比內(nèi)側(cè)隔室硬得多（表1，P值<0.01）,。此外,，我們還發(fā)現(xiàn)動(dòng)物之間的有效模量存在相當(dāng)大的差異，并且每種動(dòng)物內(nèi)左右膝關(guān)節(jié)模量之間的變異性甚至更高（表2,，P值<0.001）,。
結(jié)論：大鼠膝關(guān)節(jié)軟骨組織表層的有效彈性模量可重復(fù)測(cè)量。由于存在廣泛的空間變化,，因此需要大量的壓痕才能獲得區(qū)域的適當(dāng)剛度圖,。內(nèi)側(cè)和外側(cè)隔室之間的巨大變化可能表明該大鼠菌株在關(guān)節(jié)的內(nèi)側(cè)和外側(cè)的特定負(fù)荷模式可能與解剖結(jié)構(gòu)有關(guān)。令人驚訝的是,，左膝和右膝的軟骨硬度之間存在很大差異,，這表明對(duì)一條腿的負(fù)荷偏好，也可能與被安置在相對(duì)較小的籠子中的大鼠的相對(duì)久坐的情況有關(guān)，沒有太多的活動(dòng)選擇,。
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